Geum.ru

Рабочая программа дисциплины «Физическая химия» Модуль «Химическая кинетика»

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
4. Структура и содержание дисциплины «Физическая химия», модуля «Химическая кинетика»
4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)
4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и трудоемкость по видам занятий (в часах)
Раздел дисциплины
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость
Учебная работа
4.2 Содержание дисциплины
Наименование раздела дисциплины
Введение и основные понятия. Химическая кинетика как раздел физической химии. Связь кинетики с термодинамикой
Обратимые реакции 1-го и 2-го порядка
Кинетический анализ сложных реакций
Кинетика элементарных реакций
Основные представления теории активированного комплекса (ТАК)
Реакции в растворах
Сложные реакции
Цепные реакции
4.3. Перечень лабораторных работ
5. Образовательные технологии
...
Полное содержание
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Химический факультет


«Утверждаю»

Декан химического факультета


______________ В.Я. Денисов

«___»_______________2010 г.


Рабочая программа дисциплины

«Физическая химия»

Модуль «Химическая кинетика»


Направление подготовки

020100-химия Б.3.Б.4.3


Квалификация выпускника

Бакалавр


Форма обучения

очная


Кемерово

2010

  1. Цели освоения дисциплины «Физическая химия» модуль «химическая кинетика»


Цель освоения дисциплины (модуля) физическая химия (химическая кинетика) - дать основные сведения о теоретических основах химической кинетики и катализа, механизма химических реакций. Физическая химия может рассматриваться как приложение законов физики к химическим и биохимическим системам. Используя законы физики и химии, физическая химия обобщает их и способствует развитию всех химических дисциплин. Знание основ физической химии необходимо для изучения последующих химических и технологических дисциплин.

Программа модуля «Химическая кинетика» позволяет:
  • дать базовые гуманитарные, социальные, химические, физико-математические и естественнонаучные знания; научить расчётам типовых задач и пользоваться справочными данными; привить навыки самостоятельной работы в химической лаборатории, получать и обрабатывать экспериментальные данные.
  • подготовить бакалавра, позволяющего ему успешно работать в сфере научно-исследовательской деятельности и умеющего решать профессиональные задачи.


2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Физическая химия «Химическая кинетика»» является неотъемлемой составляющей базовой части общепрофессиональных дисциплин. Для успешного освоения дисциплины обучающийся должен знать фундаментальные разделы физики и математики, основы пользования вычислительной техникой, уметь использовать программным обеспечением компьютеров для математических расчетов и обработки экспериментальных данных, знать теоретические основы неорганической и аналитической химии, строение вещества, физико-химические методы исследования.

Перечисленные дисциплины входят составной частью в федеральный государственный образовательный стандарт ФГОС ВПО в базовую часть естественнонаучного цикла Б.2 и профессионального цикла Б.3.

Для успешного освоения дисциплины необходимо хорошо знать химические свойства неорганических и органических веществ, знать основы учения о химическом равновесии. Сведения учащиеся получают, изучая такие дисциплины как: органическая химия, коллоидная химия, неорганическая химия, физика, на более ранних этапах обучения, либо параллельно изучению физической химии.

Студенты, выбирая различные профили подготовки на старших курсах, широко применяют полученные знания при выполнении научных исследований, завершающихся выполнением выпускной квалификационной работы.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате

освоения дисциплины.

ПК-2 владеет основами теории фундаментальных разделов физической химии;

ПК-3 способен применять основные законы физической химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных;

ПК-4 владеет навыками химического эксперимента;

ПК-6 владеет навыками работы на современной научно-учебной аппаратуре при проведении химических экспериментов;

ПК-7 имеет опыт работы на серийной аппаратуре, применяемой в физико-химических исследованиях;

ПК-8 владеет методами регистрации и обработки результатов химических экспериментов;

ПК-9 владеет методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом их физических и химических свойств, способен проводить оценку возможных рисков.

ОК-6 использует основные законы физической химии в профессиональной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования;

ОК- 14 умение работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллективом


В результате освоения дисциплины «Физическая химия» и конкретно ее модуля «Химическая кинетика» обучающийся должен:

- усвоить теоретические основы химической кинетики на базе знаний по общей и неорганической химии, физики и математики, объём которых определяется образовательной программой

- ознакомиться с методами обработки кинетических результатов и расчёта основных кинетических характеристик: скорости реакции, константы скорости, порядка реакции, энергии активации, и методами анализа механизма реакций для установления его достоверности;

- изучить возможности теоретического расчёта кинетических характеристик на основе теории активных соударений и теории активированного комплекса, с особенностями протекания реакций в растворах и сложных реакций: фотохимических и цепных;

- изучить основы катализа и особенности каталитических реакций; факторы, определяющие каталитические свойства, природу катализа, особенности гомогенного и гетерогенного катализа.


4. Структура и содержание дисциплины «Физическая химия», модуля «Химическая кинетика»

Дисциплина «Физическая химия», модуль «Химическая кинетика» включает в себя разделы: формальная кинетика, теории элементарных реакций, сложные реакции и катализ.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетные единицы, 119 часов аудиторных занятий, 61час самостоятельной работы.


4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)


4.1.1. Объём и виды учебной работы (в часах) по дисциплине в целом


Вид учебной работы
Всего часов

Общая трудоемкость базового модуля дисциплины
180

Аудиторные занятия (всего)
119

В том числе:



Лекции
34

Семинары
34

Лабораторные работы
51

Самостоятельная работа
61

В том числе:



Творческая работа (курсовая работа)

30

И (или) другие виды самостоятельной работы
31

Вид промежуточного контроля
Защита лабораторных работ, индивидуальные расчетные задания, коллоквиумы

Вид итогового контроля
Защита курсовой работы, экзамен


4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и трудоемкость по видам занятий (в часах)




№

Раздел

дисциплины
Семестр
Неделя семестра
Общая трудоёмкость
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)
Формы текущего контроля успеваемости


Форма промежуточной аттестации

Учебная работа
В.т.ч.

актив-ных форм
Самост. работа













всего
Лекции
Лабораторные

рработы
Практические.




Химическая кинетика
6



170
34
51
34



61



1
Основные понятия. Кинетика простых необратимых реакций. Методы определения порядка реакции.



1-3
44
5
21
10



8
Инд. задание № 1

Защита лаб. работы

Контрольная работа №1

Коллоквиум № 1

2
Кинетика сложных реакций: обратимые, параллельные, последовательные.



3-5
21
4
3
6



8
Инд. задание № 2

Контрольная работа №1

Коллоквиум № 1

3
Принцип квазиравновесия и квазистационарнос-ти. Зависимость скорости реакции от температуры.



5-6
36
3
18
8



7
Инд. задание № 3

Защита лаб. работы

Контрольная работа № 2

Коллоквиум № 1

4
Теория активных соударений. Мономолекулярные реакции в ТАС.



7-9
14
5



4



5
Инд. задание № 4

Коллоквиум № 2

5
Теория активиро-ванного комплекса. Полуэмпирический метод ППЭ Эйринга-Поляни



9-11
15
5



6



4
Инд. задание № 4

Коллоквиум № 2

6
Реакции в растворах



12-13
15
3
3






9
Защита лаб. работы

Коллоквиум № 2

7
Сопряженные и фотохимические реакции



13-14
12
3









9
Коллоквиум № 3

8
Цепные реакции. Теория воспламене-ния Н.Н. Семёнова. Тепловой взрыв.



15-16
11
4









7
Коллоквиум № 3

9
Каталитические реакции. Гомогенный, гетерогенный катализ.



13
16
2
6






4
Защита лаб. работы

Коллоквиум № 3

10
Экзамен
























В сессию 18-20 неделя



4.2 Содержание дисциплины


Таблица 2.Содержание разделов базового обязательного модуля дисциплины


№
Наименование раздела дисциплины
Содержание раздела дисциплины
Результат обучения, формируемые

компетенции

1
Введение и основные понятия. Химическая кинетика как раздел физической химии. Связь кинетики с термодинамикой
Сложные и простые реакции. Понятие о механизме реакции и элементарной стадии. Скорость реакции. Основные кинетические закономерности элементарных реакций. Молекулярность реакции. Основной постулат химической кинетики. Принцип независимости.

Формальная кинетика. Кинетическое уравнение. Порядок реакции. Кинетические обратимые и необратимые реакции.

Необратимые реакции нулевого и первого порядка. Период полупревращения и среднее время жизни в реакциях первого порядка.

Необратимые реакции второго и третьего порядка. Примеры. Реакции n-ого порядка. Методы определения порядка и кажущихся констант скоростей из экспериментальных данных, его достоинства и недостатки. Модификации интегрального метода. Дифференциальный метод обработки экспериментальных данных. Две модификации дифференциального метода. Сравнение интегрального и дифференциального методов.
ПК-2


ПК-4


ПК-6,7


ПК-8


ПК-9

Студент должен знать основы химической кинетики.

Уметь обрабатывать экспериментальные данные.

Владеть основными законами физической химии и понимать основы физической химии как теоретического фундамента современной химии

2
Обратимые реакции 1-го и 2-го порядка
Кинетика параллельных реакций 1-го, 2-го и смешанных порядков. Относительная реакционная способность соединений. Кинетическое исследование последовательных реакций 1-го порядка.
ПК-2


ПК-4

Студент должен знать классификации реакций.

Уметь рассчитывать основные кинетические характеристики химических реакций.

Владеть способами расчета порядка реакции.

3
Кинетический анализ сложных реакций
Стационарный режим протекания реакции и принцип квазистационарности. Понятие о лимитирующей стадии процесса и принцип квазиравновесия.

Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса и его термодинамический вывод. Энергия активации и её определение из экспериментальных данных. Статистический смысл энергии активации.

ПК-2

ПК-5

ПК-8

ПК-9

Знать основные уравнения зависимости скорости реакции от температуры.

Уметь рассчитывать энергию активации интегральными и дифференциальными методами.

Владеть навыками экспериментатора при проведении лабораторных работ

4
Кинетика элементарных реакций
Теория активных соударений (ТАС). Сечение соударения. Фактор соударения. Гипотеза Аррениуса, её достоинства и недостатки. Подсчёт числа двойных соударений. Формула Траутца-Льюиса. Предэкспоненциальный множитель. Нормальные, быстрые и медленные бимолекулярные реакции. Формула Хиншельвуда. Стерический множитель.

Мономолекулярные реакции в ТАС. Теория Линдемана, давление перехода. Сравнение эксперимента с теорией. Формула Хиншельвуда. Основные недостатки теорий Линдемана и Хиншельвуда. Мономолекулярные реакции в ТАК.

Понятие о современных теориях мономолекулярных реакций. Понятие о теории РРКМ (самостоятельно). Тримолекулярные реакции в ТАС.
ПК-2

ПК-4

ПК-5

Студент должен знать современные теории активных соударений.

Уметь применять экспериментальные данные для сравнения с теоретическими данными.

Владеть знаниями о типах реакций.

5
Основные представления теории активированного комплекса (ТАК)
Поверхность потенциальной энергии в случае взаимодействия свободного атома с двухатомной молекулой. Полуэмпирический метод построения поверхностей потенциальной энергии Эйринга-Поляни (ППЭ). Энергия активации и координата реакции.

Вывод основного уравнения ТАК. Термодинамическая форма основного уравнения ТАК, теплота и энтропия активации. Связь теплоты активации с экспериментальной энергией активации. Сравнение ТАК и ТАС.
ПК-3

ПК-8

ПК-4

Студент должен знать основные понятия теории активированного комплекса.

Уметь вывести основное уравнение ТАК.

Владеть основами расчета термодинамических величин.

6
Реакции в растворах
Применение теорий ТАС и ТАК к реакциям в растворах. Уравнение Бренстеда-Бьеррума. Фактор активности. Реакции между ионами в растворах. Энтропийное правило и его объяснение на основе эффекта электронаправленности. Солевые эффекты.
ПК-3

ПК-7

ПК-8

ПК-9

Студент должен знать, как проходят реакции в растворах.

Уметь безопасно работать на оборудовании при проведении лабораторной работы.

Владеть знаниями о солевых эффектах.

7
Сложные реакции
Общие замечания. Сопряжённые реакции. Примеры. Атор, акцептор, индуктор. Фактор индукции. Роль химической индукции в биологических системах.

Фотохимические реакции. Закон Гротгуса-Дрепера. Закон Вант-Гоффа, закон Ламберта-Бера, закон эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход реакции. Первичные фотохимические процессы. Механизм Штерна-Фольмера. Экспериментальное определение квантового выхода первичного процесса. Вторичные фотохимические процессы. Фотосенсбилизация.
ПК-3

ПК-4

ПК-8

Студент должен знать об обратимых, параллельных, последовательных и комбинированных реакций.

Уметь применить законы и уравнения для расчета экспериментальных данных.

Владеть навыками работы на оптическом оборудовании.

8
Цепные реакции
Сложные цепные и нецепные реакции. Частота, вероятность реакции, длина цепи. Природа активных частиц. Принцип неуничтожимости свободной валентности. Примеры цепных реакций. Основные стадии цепной реакции: инициирование, продолжение и обрыв цепи. Простые (неразветвлённые) и разветвлённые цепные реакции. Стадия разветвления цепи. Формальная кинетика цепных реакций.

Реакция окисления водорода как пример разветвлённой цепной реакции. Механизм и кинетика реакции. Принцип квазистационарности Н.Н. Семёнова. Теория пределов воспламенения Н.Н. Семёнова. Тепловой взрыв.
ПК-2

ПК-4

ПК-7

Студент должен знать стадии цепных реакций.

Уметь анализировать механизмы химических реакций.

Владеть экспериментальными методами работы в объеме лабораторного практикума.

9
Каталитические реакции
Определение понятий катализа и катализатора. Основные характерные особенности каталитических реакций. Классификация каталитических реакций. Природа действия катализаторов в системах с равновесным распределением энергии.

Факторы, определяющие каталитические свойства. Корреляционные соотношения Бренстеда-Поляни. Каталитическая активность и энергия промежуточного взаимодействия.

Гомогенный катализ в растворах. Кислотно-основной катализ. Классификация кислот и оснований по Бренстеду и Льюису. Соотношение общего и специфического кислотно-основного катализа.

Гетерогенный катализ. Промежуточное взаимодействие в гетерогенном катализе. Адсорбция как стадия гетерогенно-каталитической реакции. Теории гетерогенного катализа. Мультиплетная теория А.А. Баландина. Принцип энергетического и геометрического соответствия А.А. Баландина.

Ферментативный катализ. Общие сведения о кинетике и механизмах ферментативных реакций. Температурная зависимость кинетических постоянных. Уравнение Михаэлиса-Ментэн (самостоятельно).

Катализ комплексными соединениями переходных металлов. Гомогенные реакции гидрирования, их кинетика и катализ (самостоятельно).

ПК-2

ПК-7

ПК-8

Студент должен знать основы химической кинетики и катализа, механизма химических реакций.

Уметь обрабатывать и интерпретировать экспериментальные результаты

Владеть информацией о факторах, влияющих на скорость реакции и применить эти знания на практике.


4.3. Перечень лабораторных работ

Лабораторная работа №1. Йодирование ацетона в кислой среде.

Лабораторная работа № 2. Гидролиз тростникового сахара в кислой среде.

Лабораторная работа № 3. Кинетическое разложение перекиси водорода.


5. Образовательные технологии

Для эффективной реализации целей и задач ФГОС ВПО, для воплощения компетентностного подхода в преподавании используются следующие образовательные технологии и методы обучения

Вид занятия
Технология
Цель
Формы и методы обучения

1
2
3
4

Лекции
Технология проблемного обучения
Усвоение теоретических знаний, развитие мышления, формирование профессионального интереса к будущей деятельности
Лекция-объяснение, лекция-визуализация, лекция-объяснение с частичным привлечением формы дискуссии, беседы.

Семинары
Технология проблемного, модульного, дифференцированного обучения
Развитие творческой и познавательной самостоятельности, обеспечение индивидуального подхода с учетом базовой подготовки
Постановка проблемных познавательных задач, индивидуальный темп обучения, учитывающий динамику работоспособности студента.

Лабораторные работы

Технология проблемного и активного обучения, деловой игры
Организация активности студентов в условиях, близких к будущей профессиональной деятельности, обеспечение личностно деятельного характера усвоения знаний, приобретения навыков, умений.
Репродуктивные, творчески репродуктивные методы активного обучения.

Курсовая работа
Технологии активного дифференцированного обучения. Технология проблемного обучения.
Развитие творческих навыков и умений, развитие способностей к самостоятельной научно-исследовательской деятельности.
Методы активного, индивидуального обучения. Игровое производственное проектирование.

Самостоятельная работа
Технологии концентрированного, модульного, дифференцированного обучения
Развитие познавательной самостоятельности, обеспечение гибкости обучения, развитие навыков работы с различными источниками информации, развитие умений, творческих способностей.
Индивидуальные, групповые



6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.


Таблица 4.

№
Виды самостоятельной работы
Формы контроля
Сроки контрольно-зачетных мероприятий, неделя семестра
Учебно-методическое обеспечение

1
Подготовка к выполнению лабораторных работ
Отчет и защита лабораторных работ
1-7
Методические указания к лабораторным работам по химической кинетике. КГУ, 1996.

2
Подготовка к семинарским занятиям, выполнение индивидуальных расчетных заданий
Индивидуальные расчетные задания
6,9,13,18
Учебно-методические пособие по физической химии. Часть 3. КГУ, 2004.

3
Подготовка к сдаче коллоквиумов
Коллоквиум
8,12,16
Еремин, Е.Н. Основы химической кинетики. М.: Высшая школа, 1976


Курс физической химии / под ред. Я.И. Герасимова. Т. 2. М.: Химия, 1968.

4
Подготовка к контрольным работам
Защита контрольной работы
9,13

5
Подготовка к сдаче экзамена
Экзамен
18-20


6.1. Контрольные вопросы к защите лабораторных работ.


6.1.1. Контрольные вопросы к работе “Каталитическое разложение перекиси водорода”.
  1. Что понимают под термином “скорость реакции”?
  2. Что такое кинетическое уравнение? Какой вид имеет кинетическое уравнение для элементарной реакции? Для сложной реакции?
  3. Что такое порядок реакции по данному веществу? Что такое общий порядок?
  4. Каков физический смысл константы скорости? Какова размерность константы скорости?
  5. Напишите стехиометрическое уравнение и механизм реакции разложения Н2О2 в присутствии K2Cr2O7.
  6. Сформулируйте принцип квазиравновесия и выведите кинетическое уравнение процесса в дифференциальной форме.
  7. Как обрабатываются экспериментальные данные по разложению Н2О2 дифференциальным методом?
  8. Выведите кинетическое уравнение разложения Н2О2 в интегральной форме. Как обрабатываются экспериментальные данные интегральным методом?
  9. Напишите экспериментальную установку для разложения Н2О2. Почему эта установка называется установкой постоянного давления?
  10. Как проверить герметичность установки?
  11. Как рассчитать концентрацию перекиси водорода в реакторе, зная объём выделившегося кислорода?
  12. Влияние температуры на скорость реакции. Вывод уравнения Аррениуса.
  13. Энергия активации. Расчёт энергии активации.



6.1.2. Контрольные вопросы к работе “Каталитическое иодирование ацетона”.
  1. Дайте определение скорости реакции по данному компоненту.
  2. Что такое кинетическое уравнение?
  3. Каков физический смысл константы скорости реакции?
  4. Что такое частный порядок реакции по данному компоненту? Что такое общий порядок?
  5. Почему реакция иодирования ацетона является реакцией второго порядка? каков механизм реакции в кислой среде?
  6. Какова размерность константы скорости реакции второго порядка?
  7. В чём заключается принцип квазиравновесия и как он используется при выводе кинетического уравнения реакции йодирования ацетона?
  8. Запишите кинетическое уравнение иодирования ацетона в дифференциальной форме.
  9. Зависит ли скорость иодирования ацетона от концентрации йода в реакционной смеси?
  10. Выедите интегральную форму кинетического уравнения иодирования.
  11. Как графически определить константу скорости иодирования?
  12. Как рассчитать начальную концентрацию ацетона, катализатора, йода?
  13. Для чего при титровании йода тиосульфатом натрия в колбочку для титрования вносится раствор NaHCO3?
  14. Какой метод контроля за скоростью реакции иодирования используется в настоящей работе?
  15. Какой метод контроля за скоростью реакции иодирования может быть предложен ещё?
  16. Как определяется энергия активации из экспериментальных данных?
  17. В каких единицах измеряется энергия активации?
  18. Каков физический смысл энергии активации?
  19. Почему иодирование ацетона является автокаталитической реакцией и где при выводе кинетического уравнения это используется?
  20. Почему, титруя йод тиосульфатом, можно делать вывод о количестве вступившего в реакцию ацетона?


6.1.3. Контрольные вопросы к работе “Гидролиз тростникового сахара в кислой среде”.
  1. Дайте определение понятий “скорость реакции”, “кинетическое уравнение”.
  2. Что такое порядок реакции? Какие значения может принимать порядок реакции? Какие методы определения порядка реакции вы знаете?
  3. Что такое кажущаяся константа скорости? Какова размерность констант скоростей реакций разных порядков?
  4. Каков механизм гидролиза сахарозы?
  5. Сформулируйте принцип квазиравновесия и выведите кинетическое уравнение реакции гидролиза сахарозы.
  6. Каким образом контролируется изменение концентрации сахарозы во времени?
  7. Расскажите об основных принципах работы поляриметра.
  8. Почему реакция гидролиза сахарозы называется реакцией инверсии тростникового сахара?
  9. Что означает термин псевдопервый порядок?
  10. Почему реакция гидролиза сахарозы является реакцией псевдопервого порядка? Как доказать псевдопервый порядок?
  11. Как рассчитать константу гидролиза сахарозы аналитически и определить графически?
  12. Сформулируйте требования к физическим методам, используемым в кинетических экспериментах для измерения изменений концентраций реагирующих веществ во времени.
  13. Запишите кинетическое уравнение гидролиза сахарозы в линейной форме.
  14. Выведите кинетическое уравнение гидролиза сахарозы через углы вращения плоскости поляризованного света.


6.2. Вопросы к экзамену и коллоквиумам.


6.2.1. Вопросы коллоквиума №1 и первого вопроса экзаменационного билета

  1. Основные понятия химической кинетики. Простые элементарные и сложные реакции. Механизм реакции. Скорость реакции. Закон действия масс – основной постулат химической кинетики. Молекулярность реакции.
  2. Формальная кинетика. Порядок реакции. Кинетика необратимых реакций нулевого и первого порядка (прямая и обратная задача).
  3. Кинетика необратимых реакций второго и третьего порядка (прямая и обратная задача).
  4. Интегральный метод определения порядка реакции и его модификации. Сравнение с дифференциальным методом.
  5. Дифференциальный метод определения порядка реакции, его модификации. Сравнение с интегральным методом.
  6. Кинетика обратимых реакций первого порядка (прямая и обратная задача).
  7. Обратимые реакции второго порядка (прямая и обратная задача).
  8. Кинетика параллельных реакций первого порядка. Относительная реакционноспособность.
  9. Кинетика последовательных реакций первого порядка. Исследование кинетических уравнений последовательных реакций.
  10. Период полупревращения и определение порядка реакции с его помощью.
  11. Принцип квазиравновесия. Понятие лимитирующей стадии и его использование для вывода кинетического уравнения.
  12. Принцип квазистационарности концентрации промежуточного продукта и его использование для вывода кинетического уравнения.
  13. Кинетика необратимых реакций n-ого порядка (случай, когда все реагенты взяты в одинаковых концентрациях).
  14. Зависимость скорости реакции от температуры. Термодинамический вывод уравнения Аррениуса. Энергия активации элементарной химической реакции и её статистической смысл.
  15. Уравнение Аррениуса в дифференциальной и интегральной форме. Эмпирическое определение энергии активации.


6.2.2. Вопросы коллоквиума №2 и второго вопроса экзаменационного билета

  1. Теория активных соударений. Сечение соударений. Фактор соударения. Гипотеза Аррениуса.
  2. Энергетическая схема двойного соударения. Вероятность активного соударения. Формула Траутца-Льюиса.
  3. Нормальные, быстрые и медленные реакции в теории активных соударений.
  4. Медленные реакции в теории ТАС, стерический фактор.
  5. Быстрые реакции теории активных соударений. Учёт нескольких степеней свободы при соударениях. Формула Хиншельвуда.
  6. Мономолекулярные реакции в ТАС. Теория Линдемана, давление перехода, сравнение эксперимента с теорией. Теория Линдемана-Хиншельвуда.
  7. Тримолекулярные реакции в ТАС.
  8. Основные представления теории активированного комплекса. Вывод основного уравнения ТАК (каноническая форма).
  9. Понятие энергии активации в ТАК. Полуэмпирический метод построения поверхности потенциальной энергии Эйринга-Поляни в случае системы трёх атомов. Координаты реакции.
  10. Термодинамический аспект теории активированного комплекса. Энтальпия и энтропия активации. Бимолекулярные реакции в ТАК, сравнение с теорией активных соударений.
  11. Мономолекулярные реакции в теории активных соударений.
  12. Реакции в растворах. Влияние растворителя. Уравнение Бренстеда-Бьеррума.
  13. Реакции между ионами в растворах. Зависимость константы скорости от диэлектрической постоянной растворителя. Уравнение Скэтчарда.
  14. Энтропийное правило и его интерпретация на основе эффекта электронаправленности.
  15. Реакции в растворах, влияние ионной силы на константу скорости реакции. Первичный и вторичный солевой эффект.


6.2.3. Вопросы коллоквиума №3 и третьего вопроса экзаменационного билета

  1. Химическая индукция. Сопряжённые реакции. Фактор индукции. Примеры сопряжённых реакций.
  2. Фотохимические реакции. Основные законы фотохимии. Квантовый выход фотохимической реакции.
  3. Первичные фотохимические процессы. Механизм Штерна-Фольмера, определение первичного квантового выхода.
  4. Вторичные фотохимические процессы, квантовый выход вторичных процессов. Фотосенсибилизация.
  5. Цепная реакция. Основные стадии цепной реакции. Разветвлённые и неразветвлённые цепные реакции.
  6. Формальная кинетика неразветвлённой цепной реакции. Стационарный режим неразветвлённой цепной реакции.
  7. Кинетика разветвлённой цепной реакции. Теория пределов воспламенения Семёнова.
  8. Реакция окисления водорода. Принцип квазистационарности Боденштейна-Семёнова. Пределы воспламенения. Полуостров воспламенения.
  9. Тепловой взрыв. Третий предел воспламенения.
  10. Катализ. Классификация каталитических реакций.
  11. Природа каталитического действия в системах с равновесным распределением энергии. Слитный и стадийный катализ.
  12. Факторы, определяющие каталитические свойства. Соотношение Бренстеда-Поляни. Каталитическая активность и энергия промежуточного взаимодействия.
  13. Гетерогенный катализ. Мультиплетная теория А.А. Баландина. Принцип геометрического и энергетического соответствия.
  14. Гомогенный катализ. Катализ кислотами и основаниями. Характер промежуточного взаимодействия катализатора с реагентами.
  15. Общий и специфический кислотно-основной катализ. Классификация кислот и оснований по Бренстеду и Льюису.



7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Физическая химия» модуль «Химическая кинетика».


Список основной учебной литературы
  1. Герасимов Я.И.Курс физической химии т.2 ,1973.
  2. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики, 1976.
  3. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики, 1984.
  4. Топчиева К.В., Федорович Н.В. Физическая химия в вопросах и ответах, 1981.



Список дополнительной учебной литературы
  1. Лейдлер, К. Кинетика органических реакций. М., 1966.
  2. Бенсон, С. Основы химической кинетики. М.: Мир, 1964.
  3. Эйринг, Г. Основы химической кинетики./ Г. Эйринг, С.Г. Лин, С.М.Лин .
  4. Денисов, Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций. М., 1978.
  5. Кнорре, Д.Г. Физическая химия. / Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов. М.: Высшая школа, 1990.
  6. Физическая химия / под ред. Б.Н. Никольского. М.: Химия, 1987.
  7. Эткинс, П. Физическая химия. Т.2. М.: Мир, 1980.
  8. Физическая химия / под ред. К.С. Краснова. М.: Высшая школа, 1982.
  9. Киселева, Е.В. Сборник примеров и задач по физической химии. / Е.В. Киселева, Г.С. Каретников, И.В. Кудряшов М.: Высшая школа, 1991.
  10. Фок, Н.В. Сборник задач по химической кинетике. / Н.В. Фок, М.Я. Мельников. М.: Высшая школа, 1982.
  11. Краткий справочник физико-химических величин. / под. ред. А.А. Равделя, А.М. Пономарёвой. Л.: Химия, 1983


Методические материалы:

  1. Учебно-методические пособие по физической химии. Часть 3. КГУ, 2004.
  2. Методические указания к лабораторным работам по химической кинетике. КГУ, 1996.
  3. Физическая химия. Формальная кинетика. Методические указания для самостоятельной работы. КГУ, 2001.
  4. Цепные реакции. Методические указания по курсу химической кинетики для студентов 3 курса химического факультета, КГУ, 2002.
  5. Каталитические реакции. Методические указания по курсу химической кинетики для студентов 3 курса химического факультета, КГУ, 2003.



8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Физическая химия» модуль «Химическая кинетика».

Для материально-технического обеспечения дисциплины «Физическая химия» модуль «Химическая кинетика» используется лабораторное оборудование и учебно-научная аппаратура. При выполнении лабораторных работ для реализации методик используются: термостаты, поляриметры, магнитные мешалки, реакторы стеклянные, весы технические, весы аналитические. При проведении лабораторных работ используются химические реактивы и посуда.

При проведении семинарских занятий используются персональные компьютеры для обработки полученных экспериментальных данных.

Чтение лекций проводится в лекционном зале, обеспеченном мультимедийными средствами: ноутбук, проектор.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки 020100 - химия


Автор Сорокина Н.В. Громыко Е.П.

Рецензент (ы) _________________________


Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры



Протокол №



от «



»



201



г.

Зав. кафедрой ________________________ Алукер Э.Д.


Одобрено методической комиссией факультета

Протокол №



от «



»



201



г.

Председатель ________________________ Серебренникова Н.В.